Como já se referiu anteriormente, um dos factores a ter em conta para construir um holograma é o tipo de material de registo. Existem vários tipos de materiais de registo. O material sensível à luz é depositado sobre uma placa de vidro ou filme polivinil.
As emulsões de halogenetos de prata utilizadas em holografia, apesar de terem uma resolução muito maior que as utilizadas em fotografia, têm princípios básicos de registo e revelação essencialmente iguais.
As suas principais vantagens são a grande sensibilidade em comparação com os outros materiais, poderem ser aplicadas tanto sobre vidro como sobre película, poderem ser fabricadas em grandes formatos, poderem ser utilizadas para registar hologramas de amplitude ou de fase, terem uma excelente duração; e, finalmente, terem um grande poder de resolução.
Como desvantagens: o seu ruído inerente, e o limite na resposta linear; sofrerem um processo irreversível; e por último, necessitarem de um processamento químico114.
Existem várias fórmulas e métodos de se fazerem estes processamentos, dando cada um lugar a hologramas diferentes.
A Gelatina Dicromatada, DCG (dichromated gelatin) foi utilizada pela primeira vez em 1969 por T. A. Shankoff.
Devido às suas excepcionais performances tornou-se o material mais investigado para a realização de elementos ópticos holográficos115. Trata-se de
113
Pepper; Andrew, Building with Light: Holography, glass and architecture, in This Side Up Magazine, September 2001, pp. 2-4.
114
Bjelkhagen, H. I., Silver - Halide Recording Materials for Holography and Their Processing, Springer Series in Optical Sciences, 1993, 1995.
um material que dá lugar a um puro holograma de fase. A modulação de índice de refracção possível atinge valores de (Δn>0.1). Tendo por isso um rendimento de difracção próximo de 100% para um holograma de transmissão (único material disponível com esse efeito). Para um holograma de reflexão, caracteriza-se não em termos de rendimento, mas sobretudo pela sua densidade óptica (ajustado ao ângulo de Bragg, o espelho holográfico é equivalente a um filtro de densidade para a ordem zero em transmissão).
A composição química da DCG é constituída de gelatina e de dicromático de amónio. A mesa de colocação permite-nos preparar placas de dimensões como 30x40cm2, por exemplo. A sua conservação é muito delicada, porque são sensíveis à humidade e ao envelhecimento, normalmente a duração de conservação máxima é de uma semana. Isto explica porque nunca se comercializou a DCG.
A sensibilidade espectral vai desde U. V. a 530nm. O material é 5 vezes mais sensível a 488nm do que a 514.5nm.
A exposição do material fotossensível necessita de uma quantidade de tempo de exposição dependendo da aplicação. Os valores típicos são os seguintes: 100mJ/cm2 em transmissão e 400mJ/cm2 em reflexão, (a 514.5nm).
A revelação é constituída por 6 banhos diferentes, ao todo 30 minutos. Pode-se esquematizar o seu princípio da seguinte maneira:
A primeira fase constitui um endurecimento da gelatina que permitirá evitar um aspecto leitoso, típico da gelatina mole.
A segunda fase constitui um inchamento, mais marcado nas zonas menos duras: a modelação do endurecimento transforma-se numa modelação do inchamento na água.
A terceira fase consiste numa desidratação em álcool isopropílico. Esta permitirá a formação de um gel ar-gelatina. A composição deste gel, sendo modulada em função da modulação do inchamento, obtém-se depois na desidratação e secagem, uma modulação de índice de refracção.
O holograma final é um holograma de fase.
115
Cornelissen, Thierry, (Prof. Y. Lion, Prof. Y. Renotte), Caractérisation et étude de systèmes photoplymérisables dans divers montages d’interférométrie holographique, Physique Générale de l’Université de Liège, Belgique, 1997.
Os principais defeitos deste material são os seguintes: Sensibilidade à humidade.
Envelhecimento rápido (1 semana) da placa virgem original.
Fotossensibilidade 1000 vezes inferior às dos halogenetos de prata.
Inchamento e modificação do índice de refracção médio, dificilmente controláveis.
A sua grande qualidade é a sua performance óptica em matéria de rendimento de difracção.
O Fotopolímero Omnidex™ HRF – 700 de Du Pont de Nemours, foi feito para se substituir à DCG para o registo de hologramas de reflexão, respondendo com efeito, aos mais sérios inconvenientes deste material:
- O omnidex é pouco sensível à humidade - O seu processo de revelação é simplificado
- Tem uma pequena variação na espessura (inferior a 10%) O seu princípio consiste numa fotopolimerização clássica:
Monómero + hν → polímero
Durante o registo holográfico, a polimerização do monómero opera-se nas zonas claras (máxima) de franjas de interferência. Forma-se a difusão de novos monómeros a partir das regiões de sombra vizinhas (mínima de interferência). Estes novos monómeros formam também a polimerização nas zonas claras. No fim da exposição, a camada de monómero viscosa é endurecida e transforma-se num gel; a difusão pára progressivamente. A imagem latente consiste em regiões ricas em polímeros e regiões ricas na matriz – substracto.
Para fixar definitivamente a imagem coloca-se numa pós-exposição nos U.V.
A modulação de índice máximo será o resultado de uma revelação térmica. A composição química detalhada não está disponível. Este material comercial apresenta-se da seguinte forma:
Filme de protecção (Mylar®)
Camada fotopolimerisável
A preparação do material precisa de algumas precauções. As camadas de Mylar® são birefringentes. Segundo a sua orientação provocam um desfasamento compreendido entre 0 e λ/2. A visibilidade das franjas de interferência está directamente ligada à polarização dos dois feixes incidentes de um lado e do outro do material fotossensível. Deve-se ter em conta as seguintes precauções: com luz própria, descolar o filme de protecção. O material fotossensível é então depositado sobre uma placa de vidro para laminagem manual. Esta constitui a operação mais delicada, porque é difícil evitar a formação de bolhas de ar.
As principais características deste material são as seguintes: A espessura do filme fotopolímero é de 20μm
A sensibilidade espectral é óptima a 514.5nm
A quantidade de exposição aconselhada é de 15mJ/cm2 a 514.5nm. A revelação é simples:
- Pós-exposição aos U.V. para fixar a imagem. Uma exposição prolongada não causa degradação e ajuda a reduzir a absorção residual.
-Revelação térmica: o holograma é colocado num forno a 120°C durante 2h (mínimo).
Obtém-se assim um holograma de fase apresentando uma fraca absorção residual.
A estabilidade do holograma não causa problema.
Durante o estágio do Programa Sócrates, na Universidade de Liège, na Bélgica, no âmbito do meu trabalho de doutoramento, realizei hologramas em gelatina dicromatada, tendo sido preparadas previamente, as respectivas emulsões. É um processo bastante artesanal, permitindo preparar a emulsão conforme o efeito final que se pretende obter, isto é, pensar todo o processo holográfico desde a emulsão. Também parecia constituir-se assim, uma maneira de não ficar dependente da compra de materiais de registo.
Esta emulsão é realmente bastante frágil, sendo necessários cuidados extremos na aplicação da emulsão sobre o vidro para assegurar a espessura correcta, o tempo certo de secagem no forno, tempos longos de exposição na realização dos hologramas, um processamento químico bastante demorado, e a devida colocação entre dois vidros, garantindo o total isolamento ao ar.
Alguns dos hologramas que trouxe não ficaram bem isolados e as imagens já desapareceram praticamente na totalidade. Atendendo a que foram realizados em 1998, e que as imagens dos hologramas que realizei desde 1988, em placas da Ilford e da Agfa, sem ter nenhuns cuidados especiais relativamente à sua conservação, continuam extremamente brilhantes, pode-se concluir da fragilidade destas emulsões.
Em relação ao trabalho realizado com os Fotopolímeros Dupont, descritos acima, existem realmente vantagens como por exemplo, o facto de se poderem recortar nos formatos que se quiser, desde que se tenha cuidado com o seu posicionamento no registo holográfico. Outra vantagem é a resistência ao ar e à luz, não sofrendo alterações como a Gelatina Dicromatada.
Tem de se colocar sempre este material sobre uma placa de vidro para que tenha estabilidade, de início é difícil conseguir uma adesão perfeita evitando a formação de bolhas de ar, só depois de algumas aplicações é que se consegue executar esta operação convenientemente.
O Fotopolímero com que trabalhei, o Omnidex™ HRF – 700, foi feito para substituir a gelatina dicromatada, mas para o registo de hologramas de reflexão. Não obstante tenha sido este tipo de hologramas que realizei com este material de registo, tenho preferência pelos hologramas de transmissão, porque são os que utilizo em instalações holográficas.